Предельные одноатомные спирты способы получения спиртов

Предельные одноатомные спирты способы получения спиртов

К наиболее часто используемым химическим способам получения спиртов относятся:

1.Гидратация алкенов (промышленный способ получения этанола для технических целей)

(t, Р, кислая среда (катализатор))

2.Щелочной гидролиз галогеналканов (лабораторный способ получения)

(водный раствор щелочи, t)

3.Восстановление альдегидов и кетонов (лабораторный способ получения)

(t, катализатор –Ni)

Особые способы получения метанола и этанола

1.Получение метанола из синтез-газа (водяной газ, генераторный газ)

(t, Р, оксидные катализаторы)

2.Получение этанола ферментативным брожением глюкозы (получение этилового спирта для пищевых и медицинских целей)

1. Гидратация алкенов

Гидратация алкенов используется в промышленности для получения спиртов из продуктов нефтепереработки.

Присоединение воды к алкенам происходит в присутствии разбавленной серной или фосфорной кислот. Эта реакция протекает в соответствии с правилом Марковникова, поэтому первичный спирт можно получить только из этилена, а остальные алкены дают вторичные или третичные спирты:

Этот метод в лабораторных условиях нашел ограниченную область применения для получения третичных спиртов.

2. Гид­ро­лиз га­ло­ге­нал­ка­нов в вод­но­м рас­тво­ре ще­ло­чи

В лабораторных условиях спирты получают действием водного раствора щелочи на алкилгалогениды при нагревании, при этом атом галогена в галогеналкане замещается группой –ОН:

С помощью этой реакции можно получать первичные, вторичные и третичные спирты.

При действии спиртового раствора щелочи на галогеналканы происходит отщепление галогеноводорода и образование алкена.

3. Восстановление карбонильных соединений (альдегидов и кетонов)

Дегидрирование спиртов по своей химической сущности является окислением. Обратная реакция – гидрирование альдегидов, кетонов и эфиров карбоновых кислот – является, таким образом, их восстановлением.

При действии водорода в присутствии катализаторов (Ni, Pt, Pd) альдегиды восстанавливаются до первичных спиртов, а кетоны – до вторичных спиртов:

4. Восстановление эфиров карбоновых кислот

Гидрирование сложных эфиров проходит через стадию образования альдегидов:

Этим методом в промышленности из метиловых эфиров высших кислот получают высшие первичные спирты, например:

5. Гидролиз сложных эфиров карбоновых кислот в щелочной среде

Гидролиз сложных эфиров карбоновых кислот протекает как в кислой, так и в щелочной среде (водные или спиртовые растворы NaOH, КОН, а также Ba (OH)₂, Ca (OH)₂, Ba (OH)₂, Ca (OH)₂). Однако к образованию спиртов приводит гидролиз, протекающий необратимо в щелочной среде:

6. Синтез спиртов из карбонильных соединений с помощью магнийорганических соединений

Спирты образуются при многочисленных реакциях металлоорганических соединений с различными соединениями, содержащими карбонильную группу >С=О. Этим способом можно получать как первичные спирты, так и вторичные и третичные:

7. Окисление алканов

При мягком окислении метана кислородом воздуха в присутствии различных катализаторов образуются метанол, формальдегид или муравьиная кислота:

Специфические способы получения метанола и этанола

Производство метанола крупнотоннажное, т.к. метиловый спирт является исходным веществом для получения других продуктов органического синтеза.

В промышленности

1. Получение метанола из синтез-газа (водяной газ, генераторный газ)

а) Конверсия природного газа в синтез-газ

Его получают из метана с перегретым водяным паром:

б) Каталитический синтез метанола из оксида углерода (II) и водорода

В качестве катализаторов используют смесь оксидов цинка, меди и хрома, температуру поддерживают в интервале 200-300 о С, а давление – от 40 до 150 атм.

Газ на выходе из реактора содержит 3-5% CH3OH, затем газ охлаждают и конденсируют полученный метанол, а оставшийся газ смешивают с исходным газом и направляют снова в реактор.

Ранее метанол получали сухой перегонкой древесины без доступа воздуха (отсюда его название «древесный спирт»).

2. Получение этанола спиртовым брожением глюкозы

Ферментативный гидролиз крахмала – наиболее древний синтетический процесс, используемый человеком – до сих пор имеет огромное значение для получения этилового спирта.

Про­те­ка­ет толь­ко в при­сут­ствии фер­мен­тов, ко­то­рые вы­ра­ба­ты­ва­ют неко­то­рые мик­ро­ор­га­низ­мы, на­при­мер, дрож­жи:

Глю­ко­за со­дер­жит­ся во фрук­то­вых соках. Глю­ко­зу можно по­лу­чить гид­ро­ли­зом крах­ма­ла (зерно, кар­то­фе­ль, цел­лю­лоз­ные опи­лки):

Источник

Получение и применение одноатомных спиртов

Одноатомные спирты являются важным сырьем в химическом производстве многих органических соединений. Так, производство только этанола составляет около 130 млн. тонн/год. Пищевой спирт получают из пищевого сырья — картофеля, зерновых культур, корнеплодов, сахарной патоки, ягод и других богатых углеводами культурами. Но существует множество способов их синтеза из непищевого сырья. Рассмотрим каково получение и применение одноатомных спиртов.

Получение одноатомных спиртов

1) Гидролиз галоидпроизводных водой при повышенных температурах протекает медленно:

R-Hal + Н-OH → R-OH + H-Hal

При применении влажной соли серебра замена галоида на гидроксил происходит быстрее:

2R-Hal + Ag₂O + Н-OH → 2R-OH + 2Ag-Hal

Еще быстрее реакция протекает при применении щелочей, но осложняется протеканием побочной реакции отщепления галоидводорода с образованием алкенов:

2) Гидрирование окиси углерода в различных условиях позволяет получить как чистый метиловый спирт, так и смесь его первичных гомологов: 3) Восстановление оксосоединений водородом под действием катализаторов – Pt, Ni или других восстановителей. При этом их альдегидов получаются первичные спирты, а из кетонов – вторичные: 4) Восстановление карбоновых кислот и их производных. Широко известен метод Буво – Блана — восстановление сложных эфиров карбоновых кислот действием натрия в кипящем спирте:

5) Присоединение металлорганических соединений (магний-, литий-, цинк-, натрийорганических соединений) к альдегидам и кетонам. Наиболее часто используются магнийорганические соединения, так называемый реактив Гриньяра. При присоединении таких соединений к формальдегиду приводит к образованию первичных спиртов, к другим альдегидам – ко вторичным спиртам, а при присоединении к кетонам образуются третичные спирты: 6) Гидратация алкенов при повышенной температуре, в присутствии кислот. В зависимости от строения алкена можно получить первичные, вторичные или третичные спирты:

При действии BH₃ или B₂H₆ на алкен также получают спирт: 7) Гидроформилирование с восстановлением позволяет получить из пропена бутанол и 2-метилпропанол в соотношении 3:1 соответственно:

При этом возможно протекание реакции димеризации масляного альдегида с получением 2-этилгексанола:

Этот способ получения спирта относится к промышленным способам.

8) Альфол-процесс – синтез высших жирных спиртов в промышленности: 9) Дрожжевое брожение сахаров (глюкозы, фруктозы, мальтозы и после предварительного гидролиза сахарозы) приводит к образованию этанола и углекислого газа:

Применение одноатомных спиртов

Спирты используют в качестве исходного реагента для получения важных органических соединений, необходимых в производстве растворителей, полимерных соединений, красителей и лекарственных препаратов (например, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот простых и сложных эфиров).

Далее представлены сферы применения наиболее важных представителей класса одноатомных спиртов – метанола, этанола, бутанола, бензилового и фенитилового спиртов.

• Метанол – хороший растворитель, его используют в лакокрасочной промышленности, при производстве фенолформальдегидных смол, а также в качестве добавки к незамерзающим жидкостям и моторному топливу.
• Этанол широко применяют в медицинской практике в качестве антисептического средства; на его основе готовят различные лекарственные средства (настойки, сиропы, растворы и др.). Кроме этого он используется в производстве алкогольных напитков, в химическом синтезе органических соединений, например, ацетальдегида, уксусной кислоты, сложных эфиров карбоновых кислот.
• Бутанол чаще всего используют в качестве растворителя жиров и смол. Также из него получают сложные эфиры карбоновых кислот, обладающие приятным запахом — бутилацетат, бутилсалицилат и др. душистые вещества. Как добавка в шампунях он способствует повышению их прозрачности.
• Бензиловый и фенетиловый спирты используются в косметических средствах в качестве консерванта, а также душистого вещества. Бензиловый спирт имеет запах жасмина, а фенетиловый спирт – запах розы.

Категории ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, Спирты

Источник